डेटा संरचना और एल्गोरिदम: क्रैम पैक

सूत्र-पत्रक, हर विषय के मुख्य विधि-चरण और 6 अभ्यास प्रश्न, पूरे हल पीछे दिए गए हैं।

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1सूत्र और विधियाँ

ग्राफ़ सिद्धांत

हैंडशेक लेमा
Σ deg(v) = 2|E|
पूर्ण ग्राफ़
|E(Kn)| = n(n − 1)/2, |E(Km,n)| = m·n
नियमित ग्राफ़
|E| = n·k/2
वृक्ष और वन
|E| = n − 1, |E| = n − c
वृक्ष के पत्ते
L = 2 + Σ (deg(v) − 2) over deg(v) ≥ 3
यूलर
परिपथ: सभी घात सम; पथ: ठीक 2 घात विषम
Kn में हैमिल्टन परिपथ
(n − 1)!/2
डाइक्स्ट्रा अद्यतन
d(v) = min(d(v), d(u) + w(u, v))
लंबाई L की वॉक
(Mᴸ)ij

विधि

  1. हर शीर्ष की घात लिखें; घातों का योग कोरों की संख्या का दोगुना होता है।
  2. यूलर के प्रश्नों में जाँचें कि ग्राफ़ संबद्ध है और विषम घात वाले शीर्षों को गिनें।
  3. वृक्षों के लिए n − 1 कोरों और हैंडशेक लेमा का उपयोग करें।
  4. डाइक्स्ट्रा के लिए अस्थायी दूरियों की सारणी रखें और हर चक्र में सबसे छोटी दूरी वाले अनिर्धारित शीर्ष को निर्धारित करें।
  5. न्यूनतम स्पैनिंग ट्री के लिए कोरों को भार के अनुसार क्रमबद्ध करें और चक्र बनाने वाली हर कोर छोड़ दें (क्रुस्कल), या किसी प्रारंभिक शीर्ष से एक वृक्ष बढ़ाएँ (प्रिम)।

2अभ्यास प्रश्न

1.एल्गोरिदम और जटिलतामध्यम

n तत्वों के ऐरे के लिए मर्ज सॉर्ट के रिकर्शन में कितने स्तर होते हैं?

  1. Aलगभग log₂ n
  2. Bलगभग √n
  3. Cलगभग n
  4. Dलगभग n / 2
2.एल्गोरिदम और जटिलताकठिन

for i = 1 to n: for (j = i; j ≤ n; j = j + i) O(1) कार्य करें — इसकी टाइम कॉम्प्लेक्सिटी क्या है?

  1. AO(n²)
  2. BO(n log n)
  3. CO(n)
  4. DO(n √n)
3.डेटा संरचनाएँमध्यम

लोड फ़ैक्टर सीमा पार होने के बाद जब हैश टेबल rehash करती है, तो क्या होता है?

  1. Aकेवल टकराने वाली कुंजियाँ टेबल के अंत में एक नई ओवरफ़्लो लिस्ट में ले जाई जाती हैं
  2. Bएक बड़ी टेबल आवंटित होती है और हर कुंजी फिर से डाली जाती है
  3. Cजगह बनाने के लिए सबसे पुरानी कुंजियाँ हटा दी जाती हैं
  4. Dमौजूदा कुंजियाँ उसी स्थान पर सॉर्ट की जाती हैं
4.डेटा संरचनाएँकठिन

रेड-ब्लैक ट्री को कौन-सा गुण अवश्य पूरा करना चाहिए?

  1. Aहर नोड लाल होना चाहिए
  2. Bकिसी नोड से उसकी वंशज पत्तियों तक के हर पथ में काले नोड्स की संख्या समान होती है
  3. Cहर लाल नोड के चाइल्ड लाल होने चाहिए, इसलिए लाल नोड्स पत्तियों तक अटूट शृंखला बनाते हैं
  4. Dरूट लाल होना चाहिए
5.ग्राफ़ सिद्धांतमध्यम

एक वृक्ष में घात 3 वाले 4 शीर्ष, घात 5 वाले 4 शीर्ष है, और उसके बाकी सभी शीर्ष पत्ते (घात 1) हैं। उसमें कितने पत्ते L हैं?

4 × deg 34 × deg 5
L =
6.ग्राफ़ सिद्धांतकठिन
6101211612313ABCDEF

भारित ग्राफ़ में A से F तक के सबसे छोटे पथ की लंबाई d(F) डाइक्स्ट्रा के एल्गोरिथ्म से ज्ञात करें।

प्रारंभ: Aअंत: F
d(F) =

3विलयन

1.एल्गोरिदम और जटिलता

उत्तर: A · लगभग log₂ n

यह उत्तर क्यों है

n से 1 तक आधा करते जाने में लगभग log₂ n स्तर लगते हैं, और हर स्तर O(n) मर्जिंग कार्य करता है, जिससे O(n log n) मिलता है।

उत्तर

A · लगभग log₂ n
2.एल्गोरिदम और जटिलता

उत्तर: B · O(n log n)

यह उत्तर क्यों है

कुल n / 1 + n / 2 + ... + n / n = n × Hn है, और हार्मोनिक संख्या Hn, Θ(log n) है।

उत्तर

B · O(n log n)
3.डेटा संरचनाएँ

उत्तर: B · एक बड़ी टेबल आवंटित होती है और हर कुंजी फिर से डाली जाती है

यह उत्तर क्यों है

चूँकि इंडेक्स टेबल आकार के मॉड्यूलो से निकलता है, सभी कुंजियों को नई, बड़ी टेबल में rehash करना होता है; दोगुना करने पर यह एमॉर्टाइज़्ड O(1) रहता है।

उत्तर

B · एक बड़ी टेबल आवंटित होती है और हर कुंजी फिर से डाली जाती है
4.डेटा संरचनाएँ

उत्तर: B · किसी नोड से उसकी वंशज पत्तियों तक के हर पथ में काले नोड्स की संख्या समान होती है

यह उत्तर क्यों है

रेड-ब्लैक नियम: नोड लाल या काले होते हैं, रूट काला होता है, लाल नोड्स के चाइल्ड काले होते हैं, और सभी पथों की ब्लैक-हाइट समान होती है, जिससे ऊँचाई ≤ 2 log₂(n + 1) रहती है।

उत्तर

B · किसी नोड से उसकी वंशज पत्तियों तक के हर पथ में काले नोड्स की संख्या समान होती है
5.ग्राफ़ सिद्धांत

उत्तर: L = 18

यूलर, हैमिल्टन और वृक्ष: संबद्ध ग्राफ़ में यूलर परिपथ (हर कोर एक बार, शुरुआत पर वापसी) तब होता है जब हर शीर्ष की घात सम हो, और परिपथ न होने वाला यूलर पथ तब जब ठीक दो शीर्षों की घात विषम हो; तब पथ एक विषम शीर्ष से दूसरे तक चलता है। हैमिल्टन परिपथ हर शीर्ष पर एक बार जाता है; Kn में ऐसे (n − 1)!/2 होते हैं। n शीर्षों वाले वृक्ष में n − 1 कोरें होती हैं, और m कोरों वाला संबद्ध ग्राफ़ m − n + 1 कोरें हटाने के बाद स्पैनिंग ट्री रखता है।

वृक्ष के लिए हैंडशेक लेमा

L + 32 = 2(L + 8) − 2
L = 18

उत्तर

L = 18

शॉर्टकट: L = 2 + Σ (d − 2), घात d ≥ 3 वाले शीर्षों पर।

6.ग्राफ़ सिद्धांत

उत्तर: d(F) = 20

सबसे छोटे पथ और स्पैनिंग ट्री: डाइक्स्ट्रा का एल्गोरिथ्म हर चक्र में एक शीर्ष निर्धारित करता है: सबसे छोटी अस्थायी दूरी वाला अनिर्धारित शीर्ष। तब उसकी दूरी अंतिम होती है, और हर पड़ोसी v को d(v) = min(d(v), d(u) + w(u, v)) मिलता है। क्रुस्कल का एल्गोरिथ्म कोरों को हल्की से भारी की ओर लेकर और चक्र बनाने वाली हर कोर छोड़कर न्यूनतम स्पैनिंग ट्री बनाता है; प्रिम का एल्गोरिथ्म प्रारंभिक शीर्ष से एक वृक्ष बढ़ाता है और हमेशा उससे बाहर जाने वाली सबसे हल्की कोर जोड़ता है। n शीर्षों के स्पैनिंग ट्री में n − 1 कोरें होती हैं।

डाइक्स्ट्रा चक्र-दर-चक्र

हर पंक्ति: निर्धारित शीर्ष, उसकी अंतिम दूरी, और वे पड़ोसी जिनकी दूरी सुधरती है।

A (0): B: 6, C: 10
B (6): D: 17
C (10): E: 16
E (16): F: 29
D (17): F: 20
F (20)

सबसे छोटा पथ

A → B → D → F
d(F) = 20

उत्तर

d(F) = 20

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